JP3958990B2 - 被処理液供給量調整方法及び凝集沈殿設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化するスラッジブランケット型の凝集沈殿装置に関し、特に被処理液に大きな量的変動があった場合でも凝集沈殿装置への負荷変動を小さくするための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
凝集沈殿装置は、沈降分離方式の水処理装置の一種であり、工場廃水等の被処理液に含まれている懸濁物質等を適当な添加剤により凝集しフロック化し、被処理液から懸濁物質等を沈殿除去しようとするものである。
【0003】
かかる凝集沈殿装置には、スラッジブランケット型と称されるものがある。スラッジブランケット型凝集沈殿装置は、沈殿槽内の中間部にスラッジブランケット層と称される懸濁・流動状態の汚泥層を形成し、沈殿槽内の上昇流に随伴される微細なフロックやその他の微細粒子をそのスラッジブランケット層にて捕捉して被処理液をより清澄化するものである。
【0004】
この種の凝集沈殿装置では、スラッジブランケット層を安定化させ表面積負荷を一定の範囲内に維持することが、良好な水質の処理済み液を得るために重要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量が大きく変動する環境では、凝集沈殿装置への負荷変動が大きくなり、沈殿槽内で形成されるスラッジブランケット層の層厚等が変動することがある。例えば、凝集沈殿装置への被処理液の流入量が減少し、或いは被処理液の流入が停止する場合、スラッジブランケット層の層厚が減少する。このような場合には、スラッジブランケット層における捕捉能力が減少し、処理済み液の水質が悪化してしまう。
【0006】
そのため、従来においては、工場廃水等の被処理液を一時的に貯留するために凝集沈殿装置の上流側に設けられている原水槽(調整槽)を大型化し、凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量の変動が小さくなるよう図っている。
【0007】
しかし、このような大型の原水槽を設けることは、処理施設のスペースを狭め、また設備コストを上昇させるものである。
【0008】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、原水槽に対する被処理液に大きな量的変動があった場合でも、凝集沈殿装置への負荷変動が小さくなるようにすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量を調整する方法において、被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、原水槽内の液位を検出し、前記液位に応じて原水槽から凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給量を段階的に調整することを特徴としている。
【0010】
この方法によれば、原水槽に対する被処理液に大きな量的変動があっても、原水槽から凝集沈殿装置への被処理液の流量が段階的に調整されるので、凝集沈殿装置への負荷変動はその段階的調整の変動範囲内の小さなものとなり、安定運転が可能となる。
【0011】
また、この段階的調整は、凝集沈殿装置への被処理液の流量の最大量の20%以内の変動範囲内で行うことが望ましい。20%を超える変動範囲とすると、凝集沈殿装置内のスラッジブランケット層の界面が大きく上下し、水質悪化の原因となるからである。
【0012】
また、凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することが好ましい。
【0013】
また、上記方法を実施するために適した本発明による凝集沈殿設備は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置と、被処理液を一時的に貯留するための原水槽と、原水槽内の液位を検出する液位計と、液位計の検出値に基づいて凝集沈殿装置への被処理液の流量を段階的に調整する制御手段とを備えることを特徴としている。
【0014】
制御手段は、凝集沈殿装置への被処理液の流量の各段階的調整が当該流量の最大量の20%以内の変動範囲内で行われよう流量調整手段を制御するようになっている。
【0015】
また、被処理液に添加剤を添加する添加手段を備えている場合には、制御手段は、凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて添加手段を制御することが有効である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図を通して同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【0017】
図1は、本発明による凝集沈殿設備の一実施形態を示している。この実施形態に係る凝集沈殿設備は、スラッジブランケット型の凝集沈殿装置10を備えており、その上流側には、工場廃水等の被処理液を一時的に貯留する原水槽12が配置されている。また、原水槽12と凝集沈殿装置10との間には、被処理液を凝集沈殿装置10に送り込む前に被処理液の種類に応じた前処理を施すための前処理槽14が設けられている。前処理槽14としては、被処理液中の気泡を除去するための脱気槽や、被処理液のpHを調整するためのpH調整槽、被処理液に無機凝集剤(PAC)を添加し攪拌混合して一次凝集反応を行わせる反応槽等があり、凝集沈殿設備では一般にはこれらの複数種の前処理槽が並設されるが、図示実施形態では簡単のために前処理槽は反応槽14のみとしている。
【0018】
原水槽12から反応槽14への被処理液の輸送は、配管16を介してポンプ18により行われる。また、反応槽14から凝集沈殿装置10に被処理液を導入するための導入管20は、凝集沈殿装置10の液面よりも下方位置に配置されている。従って、被処理液を、その液面が導入管20よりも高い位置となるよう反応槽14内に導入することで、被処理液は反応槽14から凝集沈殿装置10に自然に流れていく。
【0019】
図示実施形態における凝集沈殿装置10は、被処理液中の凝集フロックや懸濁物質等を沈降分離する沈殿槽22の内側に、被処理液中の懸濁物質等を予め凝集しフロック化するためのミキシングチャンバ24を備える型式である。ミキシングチャンバ24は、沈殿槽22の中心部に配置された細長い円筒体である。ミキシングチャンバ24の上部には、反応槽14からの導入管20が接続される流入口26が形成されている。また、ミキシングチャンバ24には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させフロックを形成する高分子凝集剤等の添加剤を注入するための注入ノズル28が配置されている。なお、添加剤は凝集沈殿装置10の外部に配置された添加剤槽23に貯留されており、ポンプ(添加剤添加手段)25を駆動することで、配管27を経て注入ノズル28に送ることができるようになっている。また、本実施形態では、導入管20の最下流部にも注入ノズル29が設けられ、当該注入ノズル29に配管31を経て添加剤が供給されるようになっている。
【0020】
ミキシングチャンバ24内には、被処理液と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ30が内蔵されている。ミキサ30の中心部にはセンタシャフト32が垂直方向に延びており、その下部部分にはディストリビュータ34が固定されている。センタシャフト32は回転駆動され、センタシャフト32と共に回転されるディストリビュータ34は、ミキシングチャンバ24内の被処理液を沈殿槽22内に均等に分配供給することができるようになっている。
【0021】
センタシャフト32は、ディストリビュータ34よりも下方に延長されており、その先端にはレーキ36及びコーンスクレーパ38が固定されている。レーキ36は、被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部40に汚泥を掻き寄せるためのものである。コーンスクレーパ38は汚泥引抜き用凹部40に配されている。この凹部40は沈殿槽22の基礎42に形成された汚泥引抜管44と接続されている。汚泥引抜管44は汚泥引抜ポンプ46に接続されている。
【0022】
更に、沈殿槽22の上部にはトラフ(集水樋)48が設けられており、このトラフ48の上縁を越えた沈殿槽22内の被処理液の上澄液は処理済み液として、沈殿槽22に設けられた流出口50から槽外部に流出されるようになっている。従って、沈殿槽22内の液面はトラフ48の上縁によって一定の高さ位置に維持される。前述した導入管20はこのトラフ48の上縁よりも低い位置とされている。
【0023】
このような凝集沈殿装置10において、スラッジブランケット型運転は次のようにして行われる。まず、被処理液流通経路に沿って、すなわち原水槽12から反応槽14、そして導入管20を経て、被処理液がミキシングチャンバ24内に流入されると、注入ノズル28,29から添加剤が添加され、ミキサ30によって撹拌されて、被処理液中の懸濁物質等が凝集して凝集フロックが形成される。そして、ミキシングチャンバ24内の凝集フロックを含む被処理液は、ディストリビュータ34から沈殿槽22内に均等に分配供給される。これにより、沈殿槽22内には均等な上昇流が発生する。被処理液の上昇流における粗大な凝集フロック等は重力により沈降分離して、沈殿槽22の底部に汚泥層Aを形成する。そして、沈殿槽22の中間部には、凝集フロックや懸濁物質等からなる懸濁・流動状態のスラッジブランケット層Bが形成される。スラッジブランケット層Bは上昇流に含まれる微細なフロック等を捕捉するため、沈殿槽22内の被処理液の上層Cは極めて清澄な上澄液となる。
【0024】
一方、沈殿槽22の底部ではレーキ36によって汚泥層Aが濃縮されると共に、槽中央部の汚泥引抜き用凹部40に掻き寄せられるので、汚泥層Aは濃縮された均質なものとなる。この濃縮汚泥層Aからは、スラッジブランケット層Bの界面(スラッジブランケットと上層との間の界面)Iの高さ位置を検出する界面計(図示しない)の検出値に基づいて制御される汚泥引抜きポンプ46によって汚泥が随時引き抜かれ、これによってスラッジブランケット層Bの界面高さが一定の範囲内に維持されるよう図られている。
【0025】
沈殿槽22内の上層Cの上澄液はトラフ48を越え、清澄な処理済み液として沈殿槽22の流出口50から流出する。沈殿槽22から流出した処理済み液は処理済み液流通経路を経て系外に排出される。具体的には、配管52を経て、水質管理等の目的で一時的に処理済み液槽54に貯留された後、ポンプ56によって処理済み液槽54から排出され、必要によって高度処理、例えば生物処理、砂濾過、活性炭吸着等が行われる。
【0026】
また、本実施形態では、原水槽12と反応槽14との間の配管16には流量調整弁60が介設されており、原水槽12には液位計62が設けられている。この液位計62からの検出値は制御装置(制御手段)64に入力される。また、配管16には流量計66が設けられており、この流量計66からの検出値も制御装置64に入力される。制御装置64は液位計62及び流量計66からの検出信号を受けると、その信号に基づいて流量調整弁60を制御し、反応槽14への被処理液の輸送量を調整するようになっている。
【0027】
この輸送量の調整についてより詳細に述べる。原水槽12は、最高液位L1と最低液位L5との間に被処理液があるように、被処理液(工場廃水等)の供給が制御される。本実施形態では、最高液位L1を第1液位と称し、最低液位L5を第5液位と称し、その間を4つの領域に区分し、それぞれの境界を上から第2液位L2、第3液位L3、第4液位L4とする。
【0028】
制御装置64は、原水槽12内の被処理液の液面が第1液位L1と第2液位L2との間にあることを液位計62からの信号により認識した場合、配管16を流れる被処理液の流量が最大となるよう、流量調整弁60を制御する。この際、制御装置64は流量計66からの信号を受け、フィードバック制御により所望の流量となるよう流量調整弁60を制御する。このように流量制御するのは、被処理液の液面が第1液位L1と第2液位L2との間にある場合、原水槽12内には十分な被処理液があるとみとめられ、よって最大流量で反応槽14に、ひいては凝集沈殿装置10に被処理液を供給すれば、凝集沈殿装置10はその最大処理能力で運転することが可能となるからである。
【0029】
また、何らかの原因により被処理液の原水槽12への供給量が減り、原水槽12内の被処理液の液面が第4液位L4と第5液位L5との間となった場合には、制御装置64は流量調整弁60の開度を小さくし、原水槽12から反応槽14への被処理液の輸送量を最小とする。この場合における反応槽14への被処理液輸送量は、凝集沈殿装置10の最小の処理能力(処理量)に対応したものとする。凝集沈殿装置10の処理能力が最大と最小とで2:1の関係にある場合、液位が第1液位L1と第2液位L2との間にある場合の輸送量に対して、液位が第4液位L4と第5液位L4との間にある場合の輸送量は半分(50%)となる。このように原水槽12から反応槽14への輸送量を減じることで、原水槽12内の被処理液が第5液位(最低液位)L5を下回ることを抑制することができる。
【0030】
ここで留意すべきことは、反応槽14への被処理液の輸送量を100%から一気に50%に減じ、或いは50%から100%に一気に増加させた場合には、スラッジブランケット層Bの界面Iが急激に変動するため、処理済み液の水質を悪化させる原因となる。
【0031】
このため、本実施形態では、原水槽12内の被処理液の液面が第2液位L2と第3液位L3との間、そして第3液位L3と第4液位L4との間となった場合には、制御装置64は液位計62からの信号によりその状態を認識し、それぞれ、輸送量が100%の場合の80%、60%となるように流量調整弁60を制御する。このように、最大流量(100%)に対して20%以内で流量を段階的に調整している限りにおいては、スラッジブランケット層Bの界面Iが急激に変動することはなく、水質悪化を防止することができる。
【0032】
このように、例えば原水槽12への被処理液の供給量が急激に減少しても、原水槽12から反応槽14への被処理液の輸送量、ひいては凝集沈殿装置10への被処理液の供給量は段階的に減少していくので、凝集沈殿装置10に対する負荷変動範囲は小さなものとなり、被処理液の量的変動に起因するスラッジブランケット層Bの不安定化という問題が解消され、処理済み液の水質は常に安定したものとなる。
【0033】
また、上述したように流量調整弁60を制御することで凝集沈殿装置10への被処理液の供給量が変動した場合には、被処理液の量に合わせて添加剤の注入量を調整することが好ましい。このために、ポンプ25を可変型として、制御装置64は流量調整弁60を調整すると共に、ポンプ25の吐出量を調整することが望ましい。
【0034】
なお、上記実施形態において、原水槽12内の被処理液の液面が第5液位L5に接近し、それを下回るおそれがある場合には、凝集沈殿装置10から流出された処理済み液を原水槽12に送り、原水槽12の液位が第5液位L5以上に維持することが有効である。
【0035】
より詳細には、凝集沈殿装置10の流出口50に接続されている配管52に、制御装置64により制御可能な流路切換弁68を介設する。そして、この流路切換弁68の一方の出口を処理済み液槽54に接続し、他方の出口を原水槽12に延びる返送用配管70に接続するのである。なお、図示実施形態では原水槽12は凝集沈殿装置10よりも低い位置に設置されているため、ポンプ等がなくとも、処理済み液は配管52から返送用配管70を通って原水槽12に流れていく。
【0036】
かかる構成において、原水槽12内の被処理液の液位が下がり、所定の第4液位L4を下回った場合には、制御装置64はその状態を液位計62からの信号により認識し、流路切換弁68の出口を処理済み液槽54側から返送用配管70の側に切り換える。これによって、凝集沈殿装置10から流出する処理済み液は被処理液の補充液として原水槽12に送られ、原水槽12内の被処理液は増加する。そして、原水槽12内の被処理液の液面が前記第5液位L5よりも十分に高い液位、例えば第3液位L3に達したならば、制御装置64は再び流路切換弁68の出口を処理済み液槽54の側に戻し、原水槽12への処理済み液の返送を停止するのである。
【0037】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0038】
例えば、上記実施形態では、流量調整弁60により原水槽12から反応槽14への被処理液の流量を調整することとしているが、流量調整手段としては可変型のポンプ18を用いてもよい。すなわち、ポンプ18の駆動を制御することによっても流量は調整可能である。
【0039】
また、流量調整弁60の精度が高い場合には、流量計66を用いてのフィードバック制御は必ずしも必要はない。
【0040】
更に、上記実施形態では基準となる液位を5つとしているが、その数は4以下、或いは6以上としてもよく、液位間の間隔も適宜設定可能である。また、基準液位を多数設けた場合には、段階的調整の変動範囲を最大量の10%以内ずつとすることも可能である。
【0041】
また、上記実施形態では、沈殿槽22の内部に高分子凝集剤により凝集を行わせるミキシングチャンバ24及びディストリビュータ34を有する型式のものであるが、本発明は、高分子凝集剤による凝集槽が沈殿槽の外部に設けられ、ディストリビュータを有していない型式の凝集沈殿装置にも、それがスラッジブランケット型運転を行うものである限り、適用可能である。
【0042】
更にまた、上記実施形態では、凝集沈殿装置10と原水槽12との間に前処理槽である反応槽14が設けられているが、前処理槽がなく原水槽12から凝集沈殿装置10に直接、被処理液が供給される設備に対しても、本発明は適用可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による被処理液供給量調整方法及び凝集沈殿設備では、工場からの被処理液の排出量が大きく変動しても、凝集沈殿装置の沈殿槽内に形成されたスラッジブランケット層の層厚や層質、界面高さ等を安定に維持することが可能となる。従って、処理済み液の水質は常に安定したものとなり、各種工業製品の品質向上や環境保全にも大いに寄与することが可能となる。
【0044】
また、本発明によれば、原水槽の被処理液が大きく減少した場合には凝集沈殿装置への被処理液の供給量を小さな範囲内で段階的に変動させるという手段を採るので、被処理液の量的変動を吸収するために原水槽を大型化したり別個に調整槽を設けたりする等の措置は不要となる。よって、処理施設の省スペース化に寄与し、また設備コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による凝集沈殿設備の一実施形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
10…凝集沈殿装置、12…原水槽、14…反応槽(前処理槽)、16…配管、18…ポンプ、20…導入管、22…沈殿槽、24…ミキシングチャンバ、34…ディストリビュータ、50…流出口、52…配管、60…流量調整弁、62…液位計、64…制御装置、66…流量計、68…流路切換弁、70…返送用配管。
Claims (4)
- 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量を調整する方法であって、
被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、
前記原水槽内の液位を検出し、
前記液位に応じて前記原水槽から凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給量を、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量の最大量の20%以内の変動範囲内で段階的に調整することを特徴とする被処理液供給量調整方法。 - 前記凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することを特徴とする請求項1に記載の被処理液供給量調整方法。
- 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置と、
被処理液を一時的に貯留するための原水槽と、
前記原水槽内の液位を検出する液位計と、
前記液位計の検出値に基づいて前記凝集沈殿装置への被処理液の流量を段階的に調整する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量の各段階的調整が当該流量の最大量の20%以内の変動範囲内で行われよう前記流量調整手段を制御するようになっていることを特徴とする凝集沈殿設備。 - 前記被処理液に添加剤を添加する添加手段を備え、前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、前記添加手段を制御するようになっていることを特徴とする請求項3に記載の凝集沈殿設備。
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